CN103116692A - 并网型微电网可靠性分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种并网型微电网可靠性分析方法及系统，该方法包括：包括：对上层配电网中影响微电网可靠性的元件进行等值处理；建立微电网可靠性模型；建立微电网内部故障影响矩阵；接收元件的可靠性参数，并将所述可靠性参数输入到所述微电网可靠性模型中，模拟微电网运行，得到元件的故障模拟结果；在所述故障影响矩阵中查找与所述元件故障模拟结果相对应的故障影响类型，确定各元件本次故障的可靠性指标。该方法通过建立不同控制策略微电网可靠性模型，定量分析不同控制策略对微电网可靠性的影响，更为接近微电网的实际运行情况，评估结果准确性高。

Description

并网型微电网可靠性分析方法及系统

技术领域

本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种并网型微电网可靠性分析方法及系统。 

背景技术

随着电力需求的不断增长，大电网运行成本高，运行难度大等一些弊端难以满足用户越来越高的安全性和可靠性要求。尤其是近几年世界范围内接连几次发生大面积停电事故以后，大电网的脆弱性充分地暴露出来，特别是在发生自然灾害、电网事故的紧急情况下，突然断电造成的不仅仅是经济损失，还会危机社会的安定和稳定。为此，学者提出一种新的电力系统模式——微电网。 

微电网是由分布式电源、负荷、储能设备等构成的系统。在微电网内部通过电源和负荷的可控性，在充分满足用户对电能质量和供电安全要求的基础上，实现微电网的并网运行或独立自治运行。微电网对外部表现为一个整体单元，并且可以平滑并入主网运行。 

微电网有并网和孤岛两种运行方式，其中：当上层配电网发生故障或电能质量不符合系统标准时，微电网可切换到孤岛模式独立运行，保证微电网自身的正常运行，从而提高供电可靠性。通过对现有技术研究，申请人发现：目前关于微电网的研究大多只集中关注分布式电源本身，并且研究得到评估结果与实际系统的可靠性误差较大。 

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种并网型微电网可靠性分析方法及系统，以实现能够较准确的评估微电网的可靠性水平。 

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下： 

一种并网型微电网可靠性分析方法，包括： 

对上层配电网中影响微电网可靠性的元件进行等值处理； 

建立微电网可靠性模型，所述微电网可靠性模型包括：元件停运模型和微电网出力模型； 

建立微电网内部故障影响矩阵； 

接收元件的可靠性参数，并将所述可靠性参数输入到所述微电网可靠性模型中，模拟微电网运行，得到元件的故障模拟结果； 

在所述故障影响矩阵中查找与所述元件故障模拟结果相对应的故障影响类型，确定各元件本次故障的可靠性指标。 

一种并网型微电网可靠性分析系统，包括： 

等值处理单元、用于对上层配电网中影响微电网可靠性的元件进行等值处理； 

可靠性模型建立单元，用于建立微电网可靠性模型，所述可靠性模型包括：元件停运模型和微电网出力模型； 

矩阵建立单元，用于建立微电网内部故障影响矩阵； 

模拟运行单元，用于接收元件的可靠性参数，并将所述可靠性参数输入到所述微电网可靠性模型中，模拟微电网运行，得到元件的故障模拟结果； 

确定单元，用于在所述故障影响矩阵中查找与所述元件故障模拟结果相对应的故障影响类型，确定各元件本次故障的可靠性指标。 

由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该方法，首先对上层配电网中影响微电网可靠性的元件进行等值处理，再建立微电网可靠性模型；并建立微电网内部故障影响矩阵；然后接收元件的可靠性参数，并将所述可靠性参数输入到所述微电网可靠性模型中，模拟微电网运行，得到元件的故障模拟结果；最终在所述故障影响矩阵中查找与所述元件故障模拟结果相对应的故障影响类型，确定各元件本次故障的可靠性指标。 

与现有技术相比，本发明实施例提供的该该并网型微电网可靠性分析方法后，具有以下有益效果： 

1)、填补了现有微电网可靠性模拟法评估的空缺，通过时序蒙特卡洛模拟法对8760时序负荷进行状态分析，其评估结果较准确的反映了并网型微电网的可靠性水平，并且该方法通用性较好，便于推广应用； 

2)、建立不同控制策略微电网可靠性模型，定量分析不同控制策略对微电网可靠性的影响，更为接近微电网的实际运行情况，评估结果准确性高； 

3)、可考虑上层配电网可靠性参数以及负荷对系统可靠性的影响，为微电网的规划设计提供一定借鉴。 

另外，本发明考虑了上层配电网可靠性参数、控制策略、通信系统、不同出力特性的微电源、负荷对微电网可靠性的影响，更接近工程实际情况，算法接口简单，便于工程人员学习实用，并且通用性较好。算例分析表明本发明提出的可靠性评估方法实用。 

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本申请实施例提供的一种并网型微电网可靠性分析方法的流程示意图； 

图2为本申请实施例提供的等值处理的流程示意图； 

图3为本申请实施例提供的上层配电网中影响微电网可靠性的元件等值模型； 

图4为本申请实施例提供的含有四个微电源的并网型微电网的接线图； 

图5为本申请实施例提供的建立微电网可靠性模型的流程示意图； 

图6为本申请实施例提供的建立微电网内部故障影响矩阵的流程示意图； 

图7为本申请实施例提供的含有三个微电源的放射式微电网的结构示意图； 

图8为本申请实施例提供的一种并网型微电网可靠性分析系统的结构示意图； 

图9为本申请实施例提供的等值处理单元的结构示意图； 

图10为本申请实施例提供的可靠性模型建立单元的结构示意图； 

图11为本申请实施例提供的矩阵建立单元的结构示意图； 

图12为本申请实施例提供的模拟运行单元的结构示意图。 

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。 

实施例一： 

图1为本申请实施例提供的一种并网型微电网可靠性分析方法的流程示意图。 

如图1所示，该方法包括： 

S100：对上层配电网中影响微电网可靠性的元件进行等值处理。 

通过对现有技术研究，申请人发现：影响并网型微电网内部负荷点停电的因素可归结为三个方面： 

1、上层配电网故障时，微电网孤岛模式切换失败，全部负荷点停电。 

2、上层配电网故障时，孤岛模式切换成功，但微电网出力不足，切除优先级较低的负荷点直至功率平衡。 

3、微电网内部非电源元件故障时，部分负荷点停电。 

所以，在对微电网可靠性进行分析时，首先要对上层配电网中影响微电网可靠性的元件进行等值处理，如图2所示，该步骤具体包括： 

S101：对上层配电网中的元件进行分类。 

按照上层配电网对微电网可靠性影响类型将上层配电网中的元件分为：最小路类元件和非最小路类元件，其中，所述最小路类元件故障后影响微电网停运的时间为元件的修复时间，所述非最小路类元件故障后影响微电网停运的时间为隔离开关的操作时间；对于有断路器或熔断器的分支馈线其故障 不受影响； 

S102：将所述最小路类元件与非最小路类元件相并联。 

参见图3所示，为本申请实施例提供的上层配电网中影响微电网可靠性的元件等值模型。 

在本申请实施例中，上层配电网最小路等值元件参数为： 

${\mathrm{\λ}}_l=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_i$

${\mathrm{\γ}}_l=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_i{\mathrm{\γ}}_i}{{\mathrm{\λ}}_l}---\left(1\right)$

其中，λ_i、γ_i分别为上层配电网第i个最小路元件的故障率和修复时间，λ_l、γ_l分别为最小路等值元件的故障率和修复时间。 

上层配电网非最小路等值元件参数为： 

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{nl}}=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_j---\left(2\right)$

γ_nl=γ 

其中，λ_j为上层配电网第j个非最小路元件的故障率，γ为隔离开关操作时间，λ_nl、γ_nl分别为非最小路等值元件的故障率和修复时间。如果馈线j上有断路器或熔断器，则λ_j=0。 

根据最小路元件的修复时间随元件类型不同修复时间相差甚远，如线路的修复时间一般为几小时，而变压器却为几十个小时。为了使模拟结果更加收敛，可将最小路元件等值为不同类型等值最小路元件的串联形式。 

以含有四个微电源的并网型微电网为例，如图4所示为本申请实施例提供的含有四个微电源的并网型微电网的接线图。 

如图4所示，线路的可靠性参数为：λ_L1=0.14次/年，λ_L2=0.125次/年，λ_L3=0.08次/年，λ_L4=0.045次/年，λ_L5=0.08次/年，λ_L6=0.125次/年，λ_L7=0.03次/年，λ_L8=0.08次/年，λ_L9=0.04次/年；修复时间γ_Li＝4小时/年，i＝1,2，…,9；每台变压器的可 靠性参数为：λ_T=0.015次/年,修复时间γ_T=50小时/年；隔离开关操作时间为0.5小时；假设负荷支路1、2、3、4、5都装有熔断器。 

利用公式(1)、(2)计算最小路等值元件参数为： 

λ_l=λ_L1+λ_L2+λ_L3+λ_L4+λ_L5+λ_L6+λ_L8

=0.14+0.125+0.08+0.045+0.08+0.125+0.08 

=0.675次/年 

γ_l=λ_L1*γ_L1+λ_L2*γ_L2+λ_L3*γ_L3+λ_L4*γ_L4+λ_L5*γ_L5+λ_L6*γ_L6+λ_L8*γ_L8

=0.14*4+0.125*4+0.08*4+0.045*4+0.08*4+0.125*4+0.08*4 

=4小时/年 

非最小路等值元件参数为： 

λ_nl=λ_L7+λ_L9+2λ_T=0.03+0.04+2*0.015=0.1次/年 

γ_nl=0.5小时/次 

S200：建立微电网可靠性模型。 

微电网可靠性模型包括：元件停运模型、微电网出力模型和微电网出力模型。 

在本申请实施例中，如图5所示，该步骤包括： 

S201：建立元件停运模型。 

元件的正常状态为：TTF=-ln(x₁)/λ，所述元件的故障修复状态为：TTR=-ln(x₂)/μ，其中，TTF和TTR分别表示元件正常无故障持续时间和故障修复时间；λ和μ分别表示元件的故障率和修复率；x₁和x₂表示(0，1)均匀分布的随机变量。 

S202：根据微电网的控制策略类型，建立不同策略下的微电网出力模型。 

微电网的控制策略包括：主从性控制策略和对等型控制策略。 

1）、对于主从控制策略，建立主从型微电网的出力模型。 

主从型控制策略下，微电网并网运行时，各微电源均采用PQ控制保持自身输出恒定功率，电压和频率由配电网来调节和支撑。当微电源故障时，其造成的功率缺额由配电网弥补，负荷不会停电。 

孤岛运行期间，微电网控制切换到主从模式，主电源担当配电网的角色采用Vf控制来调节系统的电压和频率，其余微电源仍采用PQ控制。整个系 统由主电源来协调控制其他从属微电源的功率输出，主电源或通信系统发生故障，整个微电网也就不能继续工作。 

当主电源检测到孤岛信号时，如果控制策略不能自动切换到主从模式，则孤岛失效，微电网内部负荷全部停电；如果控制策略再次切换成功，还需比较此时微电网可输出功率P_MG是否大于负荷值P_L，不满足条件下，切除优先级较低的负荷点直至满足功率平衡。 

主从型控制策略下，微电网孤岛运行期间，主电源或通信系统发生故障均导致微电网退出运行，其主从型微电网的出力模型为： 

$P_{\mathrm{MG}}\left(t\right)=\begin{array}{c}\left\{\begin{array}{cc}\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{P}_{{\mathrm{DG}}_i}\left(t\right)& S_{\mathrm{up}}\left(t\right)=0\\ S_m\left(t\right)\·S_{\mathrm{com}}\left(t\right)\·\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{P}_{{\mathrm{DG}}_i}\left(t\right)& S_{\mathrm{up}}\left(t\right)=1\end{array}\right.\end{array}---\left(3\right)$

其中：S_up(t)、S_m(t)、S_com(t)均等于0或1；S_up(t)=0表示小时t上层配电网正常运行，1表示故障；S_m(t)=0表示主电源m故障，1表示正常运行；S_com(t)=0表示通信系统故障，1表示正常运行；P_DGi(t)表示小时t微电源i的出力(包括正常和故障状态)；P_MG(t)表示小时t微电网的出力。 

2）、对于对等型控制策略，建立等型微电网的出力模型。 

对等型控制策略下，对于输出功率具有随机性的微电源（如风电）通常与储能设备一起采用PQ控制保持出力恒定，具有稳定输出功率的微电源采用下垂控制，实现电压、频率的自动调节而无须借助于通信。 

孤岛运行期间，当其中一个微电源故障退出运行时，其余微电源输出功率在满足负荷的条件下，仍能继续工作。由于不存在控制策略的切换，在不考虑静态开关失效情况下，对等型微电网只需满足微电网功率P_MG≥P_L，则负荷点不会停电，否则切除优先级较低的负荷点直至功率平衡。 

对等型控制策略下，除输出功率不可调节的微电源外，其余微电源均能根据负载的变化动态调节自己的出力，其对等型微电网的出力模型为： 

$P_{\mathrm{MG}}\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{P}_{{\mathrm{DG}}_i}\left(t\right)$ S_up(t)=0或1     (4) 

S300：建立微电网内部故障影响矩阵。 

本申请实施例中，如图6所示，该步骤包括： 

S301：按照馈线区故障影响的范围，对馈线区出现故障后的微电网进行分区。 

位于同一馈线区内所有负荷点受故障影响的后果相同，根据各馈线区故障影响范围不同，可将微电网内部故障后的微电网划分为以下6个区域。 

①故障区：该区域内的负荷点停电时间为元件的修复时间。 

②无影响区：该区域一般位于故障区的上游，可通过自动开关与故障区自动隔离，该区域内负荷点不受影响。 

③上游无缝孤岛区：该区域一般有作为主电源的微电源，当下游故障时自动隔离故障区，进入由微电源供电模式的孤岛区。 

④上游隔离区：该区域位于故障区上游，通过隔离开关与故障区隔离。 

⑤下游无缝孤岛区：下游无缝孤岛区同③。 

⑥下游隔离区：故障隔离后，该区域可与其他下游供电区域形成孤岛区。 

S302：根据分区后每个区域故障的对负荷点的故障影响时间，建立微电网内部故障影响矩阵。 

对于有n个馈线区、m个负荷点的网络图，其故障影响矩阵E为n行m列矩阵。第i行第j列元素e_ij表示第i馈线区故障对负荷点j的影响类型。 

①e_ij=0：i区域对j负荷点无影响，可通过断路器、熔断器等自动开关隔离； 

②e_ij=1：i区域故障引起j负荷点停电，但可以通过开关隔离恢复供电； 

③e_ij=2：i区域故障引起j负荷点停电，且不能通过开关隔离恢复供电，停电时间为元件修复时间。 

遍历所有馈线区，分析各区域故障对负荷点的影响，生成并网型微电网的内部故障影响矩阵。 

以含有三个微电源的放射式微电网为例。图7为本申请实施例提供的含有三个微电源的放射式微电网的结构示意图。 

如图7所示，假设DG₁、DG₂、DG₃均为可输出稳定功率的微电源，将DG₁作为主从控制策略下的主电源。根据其分析，故障区为L5区域，主从控制策略下L6、L7、L8、L9区域；无影响区为L1区域；上游无缝孤岛区为对等控制策略下L3、L4区域；上游隔离区为L2区域，主从控制策略下L3、L4 区域；下游无缝孤岛区为对等控制策略下L8、L9区域；下游隔离区为对等控制策略下L6、L7区域。可得到微电网在主从控制和对等控制策略下的故障影响矩阵分别为E₁和E₂： 

$E_1=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\\ 2& 1& 1\\ 2& 0& 0\\ 2& 0& 0\\ 1& 2& 2\\ 1& 2& 2\\ 1& 1& 2\\ 0& 2& 0\\ 0& 2& 0\end{array}\right],E_2=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\\ 0& 0& 1\\ 2& 0& 0\\ 2& 0& 0\\ 0& 0& 1\\ 0& 0& 2\\ 0& 0& 2\\ 0& 2& 0\\ 0& 2& 0\end{array}\right]$

S400：模拟微电网运行。 

在模拟微电网运行时，可以按照以下步骤进行： 

1）、输入元件的可靠性参数以及微电网的负荷参数，设定模拟时钟的初始值T=0，并假定所有元件均处于正常状态； 

2）、根据元件的停运模型以及微电网的出力模型，可得到主从控制策略和对等控制策略下微电网的功率时序曲线； 

3）、对上层配电网等值后的元件和微电网的非电源元件进行随机抽样，由元件停运模型转化为对应的正常运行时间TTF；找到具有最小正常运行时间min{TTF}的等值元件，并将模拟时钟T向前推进min{TTF}，即T=T+min{TTF}； 

4）、判断所选元件的属性，若为最小路等值元件，则由停运模型转化为该元件的TTR，T=T+TTR，转到步骤4）；若为非最小路等值元件，T=T+T_ge,T_ge为隔离时间，转到步骤4）；若为微电网内部的非电源元件，由停运模型转化为该元件的TTR，T=T+TTR； 

5）、当上层配电网故障时，产生(0,1)之间的均匀分布随机数U，判断U是否大于控制策略切换失败的概率P，是则切换成功，比较微电网可输出功率与微电网负荷，确定可切除的负荷点，切除的负荷点的停电时间为上层电网故障恢复时间(TTR或T_ge)，故障次数加1； 

若微电网切换失败，切除的负荷点的停电时间为上层电网故障恢复时间 (TTR或T_ge)，故障次数加1；未切除的负荷点停电时间为min(t_{_switch}，t_{_TTR})，故障次数加1，其中，t_{_switch}为控制策略再次切换成功的时间，t_{_TTR}为上层电网故障恢复时间（TTR或T_ge）。 

S500：确定各元件本次故障的可靠性指标。 

查找与所述元件故障模拟结果相对应的故障影响类型，确定各元件本次故障的可靠性指标。 

实施例二： 

图8为本申请实施例提供的一种并网型微电网可靠性分析系统的结构示意图。 

如图8所示，该系统包括：等值处理单元10、可靠性模型建立单元20、矩阵建立单元30、模拟运行单元40和确定单元50。 

等值处理单元10用于对上层配电网中影响微电网可靠性的元件进行等值处理。如图9所示，该等值处理单元10包括： 

元件分类单元11，用于按照上层配电网对微电网可靠性影响类型将上层配电网中的元件分为：最小路类元件和非最小路类元件，其中：所述最小路类元件故障后影响微电网运行的时间为元件的修复时间，所述非最小路类元件故障后影响微电网运行的时间为隔离开关的操作时间； 

元件连接单元12，用于将所述最小路类元件与非最小路类元件相并联。 

可靠性模型建立单元20用于建立微电网可靠性模型，微电网可靠性模型包括：元件停运模型和微电网出力模型。 

如图10所示，该可靠性模型建立单元包括： 

元件停运模型建立单元21，用于建立元件停运模型， 

所述元件的正常状态为：TTF=-ln(x₁)/λ，所述元件的故障修复状态为：TTR=-ln(x₂)/μ，其中，TTF和TTR分别表示元件正常无故障持续时间和故障修复时间；λ和μ分别表示元件的故障率和修复率；x₁和x₂表示(0，1)均匀分布的随机变量； 

微电网出力模型建立单元22，用于根据微电网的控制策略类型，建立不同策略下的微电网出力模型，所述微电网出力模型包括：主从型微电网出力 模型和对等型微电网出力模型。 

矩阵建立单元30用于建立微电网内部故障影响矩阵。如图11所示，该矩阵建立单元30包括： 

分区单元31，用于按照馈线区故障影响的范围，对馈线区出现故障后的微电网进行分区； 

矩阵建立子单元32，用于根据分区后每个区域故障对负荷点的故障影响时间，建立微电网内部故障影响矩阵。 

所述模拟运行单元40用于接收元件的可靠性参数，并将所述可靠性参数输入到所述微电网可靠性模型中，模拟微电网运行，得到元件的故障模拟结果。 

如图12所示，该模拟运行单元40包括： 

输入单元41，用于输入元件的可靠性参数以及微电网的负荷参数； 

设定单元42，用于设定模拟时钟的初始值T=0，并假定所有元件均处于正常状态； 

功率时序曲线获取单元43，用于根据元件的停运模型以及微电网的功率模型，可得到主从控制策略和对等控制策略下微电网的功率时序曲线； 

计算单元44，用于对上层配电网等值后的元件和微电网的非电源元件进行随机抽样，由元件停运模型转化为对应的正常运行时间TTF；找到具有最小正常运行时间min{TTF}的等值元件，并将模拟时钟T向前推进min{TTF}，即T=T+min{TTF}； 

判断所选元件的属性，若为最小路等值元件，则由停运模型转化为该元件的TTR，T=T+TTR；若为非最小路等值元件，T=T+T_ge,T_ge为隔离时间；若为微电网内部的非电源元件，由停运模型转化为该元件的TTR，T=T+TTR； 

当上层配电网故障时，产生(0,1)之间的均匀分布随机数U，判断U是否大于控制策略切换失败的概率P，是则切换成功，比较微电网可输出功率与微电网负荷，确定可切除的负荷点，切除的负荷点的停电时间为上层电网故障恢复时间(TTR或T_ge)，故障次数加1； 

若微电网切换失败，切除的负荷点的停电时间为上层电网故障恢复时间(TTR或T_ge)，故障次数加1；未切除的负荷点停电时间为min(t_{_switch}，t_{_TTR})， 故障次数加1，其中，t_{_switch}为控制策略再次切换成功的时间，t_{_TTR}为上层电网故障恢复时间（TTR或T_ge）。 

确定单元50用于在所述故障影响矩阵中查找与所述元件故障模拟结果相对应的故障影响类型，确定各元件本次故障的可靠性指标。 

下面结合具体案例对该并网型微电网可靠性分析方法进行详细说明： 

在本案例中，以图4所示的含有四个微电源的并网型微电网为例，并且假设微电网中DG₁、DG₂为微型燃气轮机组，DG₃、DG₄采用风力发电机组。 

按照图1所示的流程，对图4所示的含有四个微电源的并网型微电网的可靠性指标进行分析。 

图4所示的微电网控制策略如下： 

策略1：微电网并网时，所有微电源采用PQ控制，其中在DG₃、DG₄处接入储能设备保持平稳的风电输出功率（PQ设定值为风电机组的平均输出功率）；孤岛时，DG₁切换为主电源，采用Vf控制，其余微电源仍为PQ控制。 

策略2：微电网并网和孤岛，DG₁、DG₂均采用Droop控制，其中在DG₃、DG₄处接入储能设备，并一起采用PQ控制，保持平稳的风电输出功率（PQ设定值为风电机组的平均输出功率）。 

微电网可靠性参数如下：DG的故障率为5次/年，修复时间50h；通信系统故障率为2次/年，修复时间30h；控制策略切换失败的概率为5％，再次成功切换时间需0.5h；隔离开关操作时间为0.5h；断路器、熔断器均100%可靠工作。 

采用Weibull分布模拟风速数据，Alpha分布参数=4.6097，Beta参数=1.6008，原动机的切入、额定和切出风速分别为3m/s、8m/s和15m/s，根据风电转换关系，即可得到风电机组输出功率，额定功率为0.5MW；微型燃汽轮机组额定容量为1MW。 

每条分支线上装有熔断器，元件及负荷点参数见1996年第11卷第4期《IEEE Transactions on Power Systems》中的“A Test System For Teaching Overall Power System Reliability Assessment”，假定微电网内部负荷的编号顺序即为负荷的优先级顺序。 

微电网负荷点的可靠性评估结果如表1所示： 

表1： 

微电网系统的可靠性评估结果如表2所示： 

表2： 

与现有技术相比，本发明实施例提供的该并网型微电网可靠性分析方法后，具有以下有益效果： 

1)、填补了现有微电网可靠性模拟法评估的空缺，通过时序蒙特卡洛模拟法对8760时序负荷进行状态分析，其评估结果较准确的反映了并网型微电网 的可靠性水平，并且该方法通用性较好，便于推广应用； 

2)、建立不同控制策略微电网可靠性模型，定量分析不同控制策略对微电网可靠性的影响，更为接近微电网的实际运行情况，评估结果准确性高； 

3)、可考虑上层配电网可靠性参数以及负荷对系统可靠性的影响，为微电网的规划设计提供一定借鉴。 

另外，本发明考虑了上层配电网可靠性参数、控制策略、通信系统、不同出力特性的微电源、负荷对微电网可靠性的影响，更接近工程实际情况，算法接口简单，便于工程人员学习实用，并且通用性较好。算例分析表明本发明提出的可靠性评估方法实用。 

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。 

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。 

本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算 机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。 

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。 

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (10)

1.一种并网型微电网可靠性分析方法，其特征在于，包括： 

对上层配电网中影响微电网可靠性的元件进行等值处理； 

建立微电网可靠性模型，所述微电网可靠性模型包括：元件停运模型和微电网出力模型； 

建立微电网内部故障影响矩阵； 

接收元件的可靠性参数，并将所述可靠性参数输入到所述微电网可靠性模型中，模拟微电网运行，得到元件的故障模拟结果； 

在所述故障影响矩阵中查找与所述元件故障模拟结果相对应的故障影响类型，确定各元件本次故障的可靠性指标。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对上层配电网中影响微电网可靠性的元件进行等值处理，具体包括： 

按照上层配电网对微电网可靠性影响类型将上层配电网中的元件分为：最小路类元件和非最小路类元件，其中，所述最小路类元件故障后影响微电网停运的时间为元件的修复时间，所述非最小路类元件故障后影响微电网停运的时间为隔离开关的操作时间； 

将所述最小路类元件与非最小路类元件相并联。 

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立微电网可靠性模型包括： 

建立元件停运模型，所述元件的正常状态为：TTF=-ln(x₁)/λ，所述元件的故障修复状态为：TTR=-ln(x₂)/μ，其中，TTF和TTR分别表示元件正常无故障持续时间和故障修复时间；λ和μ分别表示元件的故障率和修复率；x₁和x₂表示(0，1)均匀分布的随机变量； 

根据微电网的控制策略类型，建立不同策略下的微电网出力模型，所述微电网出力模型包括：主从型微电网出力模型和对等型微电网出力模型。 

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立微电网内部故障影响矩阵，包括： 

按照馈线区故障影响的范围，对馈线区出现故障后的微电网进行分区； 

根据分区后每个区域故障的对负荷点的故障影响时间，建立微电网内部故障影响矩阵。 

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述可靠性参数输入到所述微电网可靠性模型中，模拟微电网运行，确定元件的故障模拟结果，包括： 

1）、输入元件的可靠性参数以及微电网的负荷参数，设定模拟时钟的初始值T=0，并假定所有元件均处于正常状态； 

2）、根据元件的停运模型以及微电网的出力模型，可得到主从控制策略和对等控制策略下微电网的功率时序曲线； 

3）、对上层配电网等值后的元件和微电网的非电源元件进行随机抽样，由元件停运模型转化为对应的正常运行时间TTF；找到具有最小正常运行时间min{TTF}的等值元件，并将模拟时钟T向前推进min{TTF}，即T=T+min{TTF}； 

4）、判断所选元件的属性，若为最小路等值元件，则由停运模型转化为该元件的TTR，T=T+TTR，转到步骤4）；若为非最小路等值元件，T=T+T_ge,T_ge为隔离时间，转到步骤4）；若为微电网内部的非电源元件，由停运模型转化为该元件的TTR，T=T+TTR； 

5）、当上层配电网故障时，产生(0,1)之间的均匀分布随机数U，判断U是否大于控制策略切换失败的概率P，是则切换成功，比较微电网可输出功率与微电网负荷，确定可切除的负荷点，切除的负荷点的停电时间为上层电网故障恢复时间(TTR或T_ge)，故障次数加1； 

若微电网切换失败，切除的负荷点的停电时间为上层电网故障恢复时间(TTR或T_ge)，故障次数加1；未切除的负荷点停电时间为min(t__switch，t__TTR)，故障次数加1，其中，t__switch为控制策略再次切换成功的时间，t__TTR为上层电网故障恢复时间（TTR或T_ge）。 

6.一种并网型微电网可靠性分析系统，其特征在于，包括： 

等值处理单元、用于对上层配电网中影响微电网可靠性的元件进行等值处理； 

可靠性模型建立单元，用于建立微电网可靠性模型，所述可靠性模型包括：元件停运模型和微电网出力模型； 

矩阵建立单元，用于建立微电网内部故障影响矩阵； 

模拟运行单元，用于接收元件的可靠性参数，并将所述可靠性参数输入到所述微电网可靠性模型中，模拟微电网运行，得到元件的故障模拟结果； 

确定单元，用于在所述故障影响矩阵中查找与所述元件故障模拟结果相对应的故障影响类型，确定各元件本次故障的可靠性指标。 

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述等值处理单元包括： 

元件分类单元，用于按照上层配电网对微电网可靠性影响类型将上层配电网中的元件分为：最小路类元件和非最小路类元件，其中：所述最小路类元件故障后影响微电网运行的时间为元件的修复时间，所述非最小路类元件故障后影响微电网运行的时间为隔离开关的操作时间； 

元件连接单元，用于将所述最小路类元件与非最小路类元件相并联。 

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，可靠性模型建立单元包括： 

元件停运模型建立单元，用于建立元件停运模型，其中，所述元件的正常状态为：TTF=-ln(x₁)/λ，所述元件的故障修复状态为：TTR=-ln(x₂)/μ，其中，TTF和TTR分别表示元件正常无故障持续时间和故障修复时间；λ和μ分别表示元件的故障率和修复率；x₁和x₂表示(0，1)均匀分布的随机变量； 

微电网出力模型建立单元，用于根据微电网的控制策略类型，建立不同策略下的微电网出力模型，所述微电网出力模型包括：主从型微电网出力模型和对等型微电网出力模型。 

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，矩阵建立单元包括： 

分区单元，用于按照馈线区故障影响的范围，对馈线区出现故障后的微电网进行分区； 

矩阵建立子单元，用于根据分区后每个区域故障对负荷点的故障影响时间，建立微电网内部故障影响矩阵。 

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述模拟运行单元包括： 

输入单元，用于输入元件的可靠性参数以及微电网的负荷参数； 

设定单元，用于设定模拟时钟的初始值T=0，并假定所有元件均处于正常状态； 

功率时序曲线获取单元，用于根据元件的停运模型以及微电网的功率模型，可得到主从控制策略和对等控制策略下微电网的功率时序曲线； 

计算单元，用于对上层配电网等值后的元件和微电网的非电源元件进行随机抽样，由元件停运模型转化为对应的正常运行时间TTF；找到具有最小正常运行时间min{TTF}的等值元件，并将模拟时钟T向前推进min{TTF}，即T=T+min{TTF}； 

判断所选元件的属性，若为最小路等值元件，则由停运模型转化为该元件的TTR，T=T+TTR；若为非最小路等值元件，T=T+T_ge,T_ge为隔离时间；若为微电网内部的非电源元件，由停运模型转化为该元件的TTR，T=T+TTR； 

当上层配电网故障时，产生(0,1)之间的均匀分布随机数U，判断U是否大于控制策略切换失败的概率P，是则切换成功，比较微电网可输出功率与微电网负荷，确定可切除的负荷点，切除的负荷点的停电时间为上层电网故障恢复时间(TTR或T_ge)，故障次数加1； 

若微电网切换失败，切除的负荷点的停电时间为上层电网故障恢复时间(TTR或T_ge)，故障次数加1；未切除的负荷点停电时间为min(t_{_switch}，t_{_TTR})，故障次数加1，其中，t_{_switch}为控制策略再次切换成功的时间，t_{_TTR}为上层电网故障恢复时间（TTR或T_ge）。 

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